JP6682994B2 - 交信装置、交信装置を含むシステムおよびプログラム - Google Patents

交信装置、交信装置を含むシステムおよびプログラム Download PDF

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Description

本発明はRF(Radio Frequency)タグと非接触で交信する交信装置、交信装置を含むシステムおよびプログラムに関する。
従来から、非接触でデータをやり取りする近距離無線通信技術が各種の分野で利用されている。典型的には、RFID(Radio Frequency IDentification)と称される近距離無線技術が普及している。一般的なRFIDを用いたシステムは、管理対象の物品(以下、ワークともいう)またはその物品を支持もしくは収容する物体(パレット、コンテナなど)に取付けられたRFタグと、RFタグとの間でデータをやり取りする交信装置(以下、「リーダライタ」とも称す。)と、リーダライタを制御する上位機器とを含む。
工場などの生産現場および物流管理の現場においては、生産効率および管理効率を高めるために、正確なデータの遣り取りが要求されている。RFIDタグとの交信においては、「読みすぎ」と「読みぬけ」を防止することが望まれている。ここで、「読みすぎ」とは、リードライト処理の対象とすべきでないRFIDタグを処理の対象として判別するケースを示し、「読みぬけ」は、リードライト処理の対象とすべきRFIDタグを対象として判別できないケースを示す。
「読みすぎ」と「読みぬけ」を防止するために、対象とするRFIDタグを識別する技術が、例えば、特開2013−037663号公報(以下、特許文献1という)により提案されている。特許文献1は、RFIDタグを識別するために、読取り回数、受信強度の変化、受信信号の位相の変化等に基づき、対象とするべきRFIDタグを識別する方法を開示する。
特開2013−037663号公報
特許文献1では、対象とするべきRFIDタグを識別するために、読取り回数、受信強度の変化、受信信号の位相の変化等を用いた識別を実施する。しかし、特許文献1の識別は、移動していないタグと移動しているタグとの識別である。よって、読みたいタグおよび読みたくないタグが移動している場合には、対象とするタグを識別することができない。
したがって、タグが移動している場合でも、交信処理の対象となるタグ(ワーク)を簡単な構成により識別することのできる構成が要望される。
この開示のある局面に従う交信装置は、RFタグと非接触で交信する交信部と、上位機器との間で通信する通信部と、交信部および通信部を制御する制御部と、を備える。制御部は、交信部の近傍にある交信可能領域を通過するRFタグごとに、当該RFタグから交信部によって受信される各受信信号の強度を積分する積分処理を実施する。この積分処理において、各受信信号の強度を積分するごとに、算出される積分値が、それ以前の積分値よりも大きくなるような重み付けをしながら積分がなされる。RFタグが交信可能領域内の予め定められた位置に移動したとき、RFタグごとの積分値のうち最大であるRFタグの識別子を、通信部によって上位機器に送信する。
上記の構成によれば、RFタグが交信可能領域内の予め定められた位置に移動したとき、交信可能領域を通過する各RFタグの受信信号の強度の重み付け積分値のうち、最大の積分値を示すRFタグの識別子が、上位機器に送信される。これにより、上位機器は、交信可能領域内の予め定められた位置に各RFタグが移動するごとに、交信装置からの識別子を用いて交信の処理対象となるべきRFタグを識別し得る。したがって、RFタグが移動している場合であっても、対象となるタグ(ワーク)を、上記の重み付け積分を用いた簡単な構成によって識別することができる。
好ましくは、制御部は、積分処理において、通過するRFタグから、交信部によって信号が受信されるたびに、当該受信信号の強度に重み付けをし、重み付けされた当該強度をRFタグごとに積分する。
したがって、上記の重み付け積分処理において、各RFタグから信号を受信するたびに、当該受信信号の強度に対して重み付けをして積分する処理を実施することができる。
好ましくは、制御部は、積分処理において、各受信信号の強度を積分するごとに、算出される積分値が、それ以前の積分値よりも大きくなるように当該算出される積分値に重み付けをする。
したがって、上記の重み付け積分処理において、各RFタグからの受信信号の強度を積分するごとに、当該算出される積分値に対して上記の重み付けをする処理を実施することができる。
好ましくは、制御部は重みを変更する。したがって、上記の重みを変更しながら積分処理を実施することができる。
好ましくは、制御部は、RFタグの受信信号の強度が、それ以前の受信信号の強度よりも小さい値に変化したとき、重みを、それ以前の重みよりも小さい重みに変更する。
したがって、各RFタグからの受信信号の強度が小さくなるように変化にしたときは、重み付けが小さくなるように変更されて、当該RFタグについての積分値をより早く小さくすることができる。これにより、受信信号の強度が小さくなるように変化するRFタグについては、より早い時期に識別対象の候補から排除することができる。
好ましくは、制御部は、RFタグの受信信号の強度が、それ以前の当該RFタグの受信信号の強度から変化しないときは、当該RFタグからの受信信号の強度を、積分処理の対象から除外する。
したがって、受信信号の強度が変化しないRFタグは、例えば位置が固定で移動していないようなRFタグについては、識別対象の候補から排除することができる。
他の局面に従う、交信装置および上位機器を含むシステムでは、交信装置は、RFタグと非接触で交信する交信部と、上位機器との間でデータを遣り取りする通信部と、交信部および通信部を制御する制御部と、を備え、制御部は、交信部の近傍にある交信可能領域を通過するRFタグごとに、当該RFタグから交信部によって受信される各受信信号の強度を積分する積分処理を実施し、積分処理において、各受信信号の強度を積分するごとに、算出される積分値が、それ以前の積分値よりも大きくなるような重み付けをしながら積分し、RFタグが交信可能領域内の予め定められた位置に移動したとき、RFタグごとの積分値のうち最大であるRFタグの識別子を、通信部によって上位機器に送信する。
さらなる他の局面に従うプログラムは、交信装置に、交信方法を実行させるためのプログラムであって、交信装置は、RFタグと非接触で交信する交信部と、プロセッサと、を備える。プログラムは、プロセッサに、交信部の近傍にある交信可能領域を通過するRFタグごとに、当該RFタグから交信部によって受信される各受信信号の強度を積分する積分処理を実施するステップを実行させる。この積分処理を実施するステップにおいて、各受信信号の強度を積分するごとに、算出される積分値が、それ以前の積分値よりも大きくなるような重み付けをしながら積分する。プログラムは、プロセッサに、さらに、RFタグが交信可能領域内の予め定められた位置に移動したとき、RFタグごとの積分値のうち最大であるRFタグの識別子を、上位機器に送信するステップを実行させる。
実施の形態によれば交信処理の対象となるタグ(ワーク)を簡単な構成により識別することができる。
実施の形態に係る工場の生産ラインに導入されたRFIDシステムの構成を概略的に示す図である。 実施の形態に従う機器100の概略構成図である。 実施の形態に係るリーダライタ200の構成図である。 実施の形態に係るRFタグ300の構成図である。 実施の形態に係るリーダライタ200の機能構成図である。 積分処理のシミュレーションの結果を模式的に示す図である。 積分処理のシミュレーションの結果を模式的に示す図である。 実施の形態に係るリーダライタ200における交信処理のフローチャートである。 実施の形態に係る積分値の格納形式を示す図である。 実施の形態に係る積分値の格納形式の他の例を示す図である。 実施の形態による受信信号の強度の補完を説明する図である。 実施の形態による重み付け値の変更を説明する図である。 実施の形態による積分値の領域MTからの削除を説明する図である。
本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
以下の説明では、近距離無線通信を行なう交信装置を含むシステムの典型例として、RFIDシステムについて説明する。一般的なRFIDシステムにおいて、交信装置は、その機能に着目して「リーダライタ」と称されることが多い。したがって以下の説明においても、交信装置を「リーダライタ」と称する。なお、交信装置においてRFタグからデータを読出す機能(リーダ機能)、および、RFタグへのデータ書込の機能(ライタ機能)の両方が備わっていることは必須ではなく、少なくとも一方の機能のみが備わっているものであってもよい。
RFタグは、ICタグまたはRFIDタグと称されることがあるが、以下の説明では、「RFタグ」という用語を用いる。
近距離無線通信の典型例として、RFIDを説明するが、これに限定されるものではなく、たとえば、RFIDの技術をベースとして改良された新たな方式などであっても、本件発明の技術的範囲に包含され得る。また、RFIDの通信にはUHF帯の信号を用いるが、信号帯域はUHF帯に限定されず、他の信号帯域であっても、本件発明の技術的範囲に包含され得る。
[概要]
実施の形態では、リーダライタ200の交信部の近傍にある交信可能領域ARを通過するRFタグ300ごとに、当該RFタグからの各受信信号の強度を積分する積分処理を実施する。この積分処理においては、各受信信号の強度を積分するごとに、算出される積分値が、それ以前の積分値よりも大きくなるような重み付けがなされる。リーダライタ200は、RFタグ300が交信可能領域AR内の予め定められた位置に移動したとき、RFタグ300ごとの積分値のうち最大であるRFタグ300の識別子を、機器100に送信する。
実施の形態では、交信可能領域ARは、RFタグ300とリーダライタ200との間でデータ送受信が可能な領域を示す。
機器100は、交信可能領域ARにおいて交信部に最も接近した位置にまで移動したRFタグ300をリードライト処理の対象とする。トリガTRは、RFタグ300は交信部に最も接近した位置にまで移動したときに出力される。
実施の形態では、上記の重み付け積分により、交信部に最も接近した位置にまで移動したRFタグ300の積分値を最大とすること可能となる。したがって、交信可能領域ARを各RFタグ300が通過する場合であっても、トリガ入力時にその積分値が最大であるRFタグ300を選択することにより、リードライト処理の対象RFタグ300を決定することができる。RFタグ300が通過する場合であっても、トリガ入力時にその積分値が最大であるRFタグ300を選択することにより、リードライト処理の対象RFタグ300を決定することができる。このようにRFタグ300を識別すことにより、RFタグ300が付されたワークWを識別することも可能とる。
なお、積分処理では、突発的なノイズによる信号が受信された場合であっても、当該信号は単発的であるから、その積分値は小さい値となり、対象RFタグ300の決定に影響を与えるものではない。
[システムの概略構成]
図1は、実施の形態に係る工場の生産ラインに導入されたRFIDシステムの構成を概略的に示す図である。図1を参照してRFIDシステムは、複数のRFタグ300、リーダライタ200および上位機器(パーソナルコンピュータまたはプログラマブル・ロジック・コントローラ)に相当する機器100を含む。各RFタグ300は、それぞれワークWを支持するパレットPに取付けられる。また、コンベアCには、RFタグ300を検出するために近接スイッチ40が設置される。リーダライタ200は、RFタグ300がパレットPおよびワークWとともにベルト状のコンベアC上を移動する間に、タグ300に対する情報の読み書き処理を実行される。
リーダライタ200は、回路特性の異なる複数種類の中から選択されたアンテナ部と、各機種に共通する交信制御装置とを、備え、ケーブル30により機器100に接続される。なお、リーダライタ200は、ケーブル30の有線に代えて、無線により機器100に接続されてもよい。
リーダライタ200は、コンベアCの周囲に配置される。リーダライタ200がRFタグ300と交信可能な領域(以下、「交信可能領域AR」とも称す。)内にパレットPが入ると、リーダライタ200とRFタグ300との間で、交信処理が開始される。交信処理は、RFタグ300(以下、対象RFタグ300とも称する。)を識別するためのIDリード処理と、リーダ機能またはライタ機能を用いたリードライト処理とを含む。RFタグ300は、リーダライタ200の交信部の近傍にある交信可能領域ARを一定間隔毎または不定間隔毎に通過する。
実施の形態では、近接スイッチ40は、交信可能領域ARにおいて交信部に最も接近した位置にまでRFタグ300が移動したことを検出したとき、信号を機器100に送信する。機器100は、近接スイッチ40からの信号を受信したとき、リーダライタ200にトリガTRを出力する。リーダライタ200は、リードライト処理の開始を指示するトリガTRを入力したとき、リードライト処理の対象となるべき対象RFタグ300を決定し、決定された対象RFタグ300についてリードライト処理を実施する。これにより、リーダライタ200は、交信可能領域AR内に位置する1または複数のRFタグ300のうち、交信部に最も接近している対象RFタグ300についてリードライト処理を実施することができる。
実施の形態では、リーダライタ200は、RFタグ300が交信部に最も接近した位置にまで移動したときを、機器100からトリガTRを入力することにより判断したが、トリガTRの入力経路は機器100からのルートに限定されない。例えば、CPU241は、近接スイッチ40からの出力をトリガTRとして直接入力するとしてもよい。または、近接スイッチ40に代えて画像センサを用いてもよい。画像センサは、上記の最も接近した位置を視野に撮像し、撮像画像の認識の結果から当該位置にRFタグが移動している検出されるときは、画像センサからトリガTRがCPU241に入力されるとしてもよい。または、コンベアCが一定速度で動作している場合には、CPU241はコンベアC上のRFタグが交信部に最も接近した位置に達する時間を当該速度から算出する。制御部240のタイマ(図示せず)が当該算出時間を計時したときのタイマ出力が、トリガTRとしてCPU241に入力されるとしてもよい。または、RFタグ300が交信部に最も接近した位置にまで移動したときに、ユーザ操作によってトリガTRが入力されるとしてもよい。
なお、上記の交信部に最も接近した位置は、交信部からの距離が予め定められた距離に相当する位置である。この位置は、相当リーダライタ200の送信電力と交信可能領域ARに基づく交信可能距離との関係に基づき、電力最小時の交信可能距離〜電力最大時の交信可能距離の間となるように、予め実験などにより決定される。
(機器100の構成)
図2は、実施の形態に従う機器100の概略構成図である。図2を参照して、機器100は、演算処理部であるCPU(Central Processing Unit)110と、記憶部としてのメモリ112およびハードディスク114と、時間を計時し計時データをCPU110に出力するタイマ113と、入力インターフェイス118と、表示コントローラ120と、通信インターフェイス124と、データリーダ/ライタ126とを含む。これらの各部は、バス128を介して、互いにデータ通信可能に接続される。
CPU110は、ハードディスク114に格納されたプログラム(コード)を実行することで、各種の演算を実施する。メモリ112は、典型的には、DRAM(Dynamic Random Access Memory)などの揮発性の記憶装置であり、ハードディスク114から読み出されたプログラム・データに加えて、リーダライタ200から受信したデータ、およびワークデータなどが格納される。
入力インターフェイス118は、CPU110とキーボード104、マウス(図示せず)、タッチパネル(図示せず)などの入力装置との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、入力インターフェイス118は、ユーザが入力装置を操作することで与えられる操作命令を受付ける。
表示コントローラ120は、表示装置の典型例であるディスプレイ102と接続され、CPU110における処理の結果などを表示することでユーザに通知する。
通信インターフェイス124は、LANを介してCPU110とリーダライタ200,近接スイッチ40と間のデータ伝送を仲介する。データリーダ/ライタ126は、CPU110と記録媒体であるメモリカード106との間のデータ伝送を仲介する。
また、機器100には、必要に応じて、プリンタなどの他の出力装置が接続されてもよい。
(リーダライタ200とRFタグ300の構成)
図3は、実施の形態に係るリーダライタ200の構成図である。図4は、実施の形態に係るRFタグ300の構成図である。実施の形態では、図4のRFタグ300は、電源を内蔵せず、リーダライタ200からの送信波により生じた起電力によって動作する、いわゆるパッシブタイプのもので、制御部331および半導体メモリ332を含むタグIC回路330および通信部を備える。通信部は、アンテナ310およびインピーダンス調整回路320を含む。なお、制御部331はコンピュータのほか、リーダライタ200との通信信号を変調または復調するためのモデム回路等も含む。なお、適用されるRFタグ300はパッシブタイプに限定されず、電源を内蔵するタイプであってもよい。
図3を参照してリーダライタ200は、RFタグ300と交信するための交信部、交信部に接続されるアンテナ14、CPU(Central Processing Unit)241を含む制御部240、機器100と通信するための通信部、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)等の揮発性または不揮発性の記憶媒体である記憶部270、数値表示器や複数の表示灯(LED:Light Emitting Diode)等を含む表示部280、外部ネットワークと通信するための通信インターフェイス290、およびインターフェイス291を備える。
交信部は、送信部210、受信部220、周波数シンセサイザ216およびサーキュレータ13を含む。通信部は、通信モジュールである上位インターフェイス260を含む。制御部240は、交信部および通信部を制御する。
インターフェイス291は、CPU241と記録媒体であるメモリカード292との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、メモリカード292には、リーダライタ200で実行されるプログラムなどが格納された状態で流通し、インターフェイス291は、メモリカード292からプログラムを読み出す。また、インターフェイス291は、CPU241の内部命令に応答して、機器100またはRFタグ300との通信に関する処理結果などをメモリカード292へ書き込む。なお、メモリカード292は、CF(Compact Flash)、SD(Secure Digital)などの汎用的な半導体記憶デバイスや、フレキシブルディスク(Flexible Disk)などの磁気記憶媒体や、CD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)などの光学記憶媒体等を含む。
制御部240はコンピュータに相当する機能を有する。具体的には、CPU241は、記憶部270等のメモリに格納されたプログラムに基づき、機器100との通信処理、RFタグ300との交信処理を含む各種のデータ処理を実行する。また、制御部240は、RFタグ300との交信処理に関し、コマンドを表すパルス信号を出力する(以下、この出力信号を「コマンド信号」ともいう)。
記憶部270は、各種データ処理のためのプログラムおよびデータを格納する。この記憶部270には、交信処理を実施する場合にCPU241により読出し/書込みされるデータが格納される。
まず、受信部220が、単側波帯(SSB、Single Side Band)受信を行なう場合について説明する。図3を参照して、リーダライタ200は、送信部210と、受信部220と、送信部210からの送信信号をアンテナ14へ導き、アンテナ14で受信したRFタグ300からの受信信号を受信部220へ導くサーキュレータ13と、送信部210および受信部220に搬送波を供給する周波数シンセサイザ216と、送信部210および受信部220を制御する制御部240とを含み、アンテナ14を介してRFタグ300との送受信を行なう。
送信部210は、制御部240からのデジタル信号(コマンド信号を含む)をアナログ信号に変換するDA変換器211と、DA変換器211に接続され、送信ベースバンド信号を受けて周波数シンセサイザ216からの搬送波を変調する変調器212と、パワーアンプ213とを含み、パワーアンプ213の出力がサーキュレータ13に入力される。
受信部220はサーキュレータ13からの受信信号の帯域を制限する帯域制限フィルタ(BPF,Band Pass Filter)221と、帯域制限フィルタ221に接続されたローノイズアンプ222と、ローノイズアンプ222からの出力信号と周波数シンセサイザ216からの搬送波とを受けて、相互に90度位相のずれた信号を出力する直交復調器224とを含む。直交復調器224は、乗算器223a,223bと、相互に直交する信号を復調するために相互の位相をずらせるためのπ/2位相器223cとを含む。直交復調器224から復調された信号は、それぞれをI信号およびQ信号として増幅およびデジタル信号に変換するための増幅器225a,225bと、AD変換器226a,226bとを経て、I信号とQ信号とが一体化されて制御部240へ入力される。また、直交復調器224、増幅器225a,225b、AD変換器226a,226b、および、制御部240内の復調信号処理部(図示せず)が復調機能を構成する。
(交信動作)
図3と図4に示すリーダライタ200と300の交信動作において、RFタグ300はリーダライタ200から情報を読み出す場合、書き込む場合のいずれにおいても、機器100から受信したコマンド信号をRFタグ300に送信し、RFタグ300からそのコマンド信号に対するレスポンス(応答)を受信すると、受信した応答内容を機器100へ送信する。また、交信時には、RFタグ300は内部電源を持たないことから、アンテナ14からの送信波によりRFタグ300側のアンテナ310に起電力を発生させて、RFタグ300内の制御回路を駆動するようにしている。
交信において、リーダライタ200の制御部240は、適宜、所定ビット数のコマンド信号を出力する。送信部210において搬送波をコマンド信号により変調することによって、コマンド信号が搬送波に重畳される。
上記の動作によりアンテナ14から搬送波が送出されると、この搬送波により交信領域内のRFタグ300に起電力が生じ、RFタグ300側の制御部331が起動する。この状態下でアンテナ14からコマンド信号が重畳された搬送波が送信されると、RFタグ300の制御部331は、コマンド信号が表すコマンドを解読して指示された処理を実行した後に、応答データを表すレスポンス(応答信号)を生成し、リーダライタ200に返信する。
リーダライタ200の受信部220は、RFタグ300から返信を受信する。受信部220において、受信信号はノイズが除去されて復調され、その後、デジタルデータに変換されて制御部240に出力される。CPU241は復調されたデジタルデータからRFタグ300の応答内容を解読し、この解読データを含む交信結果データを出力する。例えば、機器100に送信し、または記憶部270に格納し、または表示部280に表示し、またはLEDを点灯などする。
本実施形態ではRFタグ300に電源を内蔵しないパッシブタグを使用しているため、リーダライタ200とRFタグ300との間の通信方式は半二重方式であり、アンテナ14を送信用と受信用とで共用し、送信信号と受信信号を分離している。
[機能構成]
図5は、実施の形態に係るリーダライタ200の機能構成図である。図5を参照して、リーダライタ200は、通信部によるRFタグ300との交信に係る処理を実施する交信処理部242を備える。交信処理部242は、RFタグ300と交信し、ID(識別子)を取得するID取得部243を含む。ID取得部243は、各RFタグ300について、交信部によって信号が受信される毎に、受信信号の強度を時間積分(累積)により処理する積分処理部244を含む。積分処理部244は、RFタグ毎の受信信号の強度を、重み付け部245からの重みを付けながら積分する。重み付け部245は、積分処理において、受信の順に従い各受信信号の強度が積分されるごとに、算出される積分値(今回の受信信号の強度を積分したことによる積分値)が、それ以前の積分値(前回の受信信号の強度を積分したことによる積分値)よりも大きくなるような重みを出力する。この重み付け積分の処理の詳細は後述する。
最大値決定部246は、機器100からトリガTRを受信したときに、各RFタグ300の積分値のうちから最大値を決定する。セレクト部247は、リードライト処理の対象RFタグとして、決定された最大値に対応したRFタグ300を選択する。パワーアップ部248は、対象RFタグ300とリードライト処理を実施するために、送信電力を予め定めた値にまで上昇させる。また、チャネル変更部249は、対象RFタグ300と交信するために使用するチャネル(周波数帯域)を切替える。
図5に示す各部は、CPU241が実行するプログラムにより、またはプログラムと回路の組合わせにより実現される。プログラムは、各部に対応したプログラムモジュールとして構成されてもよく、または全体を1つのプログラムモジュールとして構成されてもよい。
[積分処理]
実施の形態では、上記の積分処理による積分値から対象RFタグ300を決定する。このような対象RFタグ300の決定方法により、「読みすぎ」と「読みぬけ」が回避され得る。
(積分処理のシミュレーション)
積分処理により対象RFタグ300を判別することにより、「読みすぎ」と「読みぬけ」が回避され得ることについて、発明者らの実験から説明する。
発明者らは、実験において積分処理をシミュレーションした。まず、シミュレーションの前提として、RFタグ300は、交信部の近傍にある交信可能領域ARを一定間隔毎または不定間隔毎に通過する。コンベアC上のRFタグ300の移動速度は最大移動速度6m/分およびアンテナからの交信距離を最大2mとした場合に、余裕度を考慮して、約1mの交信可能領域ARを確保できるケースを例示する。このケースでは、リーダライタ200とRFタグ300との交信可能時間は10秒(最小値)である。
積分処理では、受信信号の強度として、RSSI(Received Signal Strength Indicator)を用いるが、強度を表す値はRSSIに限定されない。また、交信可能領域AR内では、RFタグ300が移動する場合であっても、受信信号の強度には差が生じず、同じ強度であるとする。
図6と図7は、積分処理のシミュレーションの結果を模式的に示す図である。図6の縦軸は受信信号の強度として受信電力の値を示し、横軸は時間経過を示す。実験では、コンベアC上で非対象RFタグ300が先行して移動し、その後を対象RFタグ300が移動する場合に、リーダライタ200による受信信号の強度の変化が図6で示されるように検出された。図6では、非対象RFタグ300からの受信信号の強度の変化が破線で示されて、対象RFタグ300からの受信信号の強度の変化が実線で示されている。
図7(A)は、図6の破線で示す非対象RFタグ300の受信信号の強度と、実線で示す対象RFタグ300の受信信号の強度のそれぞれについて、RFタグ300からの信号を受信するごとに、当該受信信号の強度を積分時間にわたって時間積分した場合の積分値の変化が示される。この積分時間は、上記の交信可能時間をもとに決定される。
リーダライタ200が機器100からトリガTRを受信したときに、積分値が最大であるRFタグ300を対象RFタグ300として判別するとした場合に、図7(A)では、非対象RFタグ300の積分値が最大であることから、非対象RFタグ300が交信処理の対象として誤って判別されて、その結果、「読みすぎ」および「読みぬけ」が発生する。
これに対して、重み付けをしながら積分を実施した場合には、「読みすぎ」および「読みぬけ」を回避することができた。具体的には、積分処理部244により、RFタグ毎の受信信号ごとに、その受信強度に重み付け部245からの重みα(0<α<1)を付けながら積分を実施する。例えば、重み付けされた受信強度は、(受信強度×α)により算出される。n個目の受信信号に付けられる重みα(n)は、それ以前に受信した(n−1)個目の信号に付けられる重み(α(n−1))よりも大きな値となるように設定される。つまり、図7(B)のグラフ400に示されるように、重み付け処理後の積分値(斜線部)は過去の積分値ほど小さくなる(最近の積分値ほど大きくなる)ように変化する。
これにより、図6の破線で示す非対象RFタグ300の受信信号の強度と、実線で示す対象RFタグ300の受信信号の強度について、重み値が付加されながら積分処理部244により積分処理されることにより、図7(B)に示されるように、トリガTRの入力時に対象RFタグ300の積分値(斜線部の面積)を非対象RFタグ300の積分値(斜線部の面積)よりも大きくすることができる。また、発明者らは、図7(B)に示される実験の結果から、重み付け積分処理を実施することにより、トリガTR入力時に対象RFタグ300の積分値を最大とすることができて、その結果、「読みすぎ」および「読みぬけ」が回避され得るとの知見を得た。
[処理フロー]
図8は、実施の形態に係るリーダライタ200における交信処理のフローチャートである。このフローチャートは、予めプログラムとして記憶部270に格納される。CPU241は、このプログラムを記憶部270から読出し、実行する。図9は、実施の形態に係る積分値の格納形式を示す図である。フローチャートを、コンベアC上のRFタグ300は、交信可能領域ARを一定間隔毎または不定間隔毎に通過するケースにおいて説明する。
まずID取得部243は、機器100からの制御指令に従い、RFタグ300にID(識別子)を問合せるコマンド信号を送信するリード処理を実施する(ステップS3)。IDリード処理において、ID取得部243は、交信可能領域AR内にいる各RFタグ300から、当該問合せに対する応答の信号を受信する。応答には、当該RFタグ300のIDが含まれる。
積分処理部244は、RFタグ300からの応答である受信信号の強度を重み付け部245からの重みを付けながら積分し、積分値を記憶部270の領域MTに格納する(ステップS5)。領域MTには、RFタグ300のID毎に積分値が格納される。たとえば図9に示されるように、領域MTには、IDが“A”,“B”,・・・“X”のそれぞれに対応して、積分値ID(A),ID(B),・・・,ID(X)が格納される。
交信処理部242は、RFタグ300が交信可能領域AR内の予め定められた位置にまで移動したか否か、すなわち機器100からトリガTRを入力するか否かを判断する(ステップS9)。交信処理部242は、トリガTRを入力しないと判断すると(ステップS9でNO)、処理はステップS3に戻り、以降の処理が繰返される。したがって、トリガTRが入力されるまでの時間は、IDリード処理(ステップS3)と積分処理部(ステップS5)が繰返される。これにより、各回の繰返しにおいて、各RFタグ300からの受信信号の強度が重み付けされて領域MTの当該RFタグ300の積分値(前回の積分値)に加算され、当該積分値が更新される。
交信処理部242がトリガTRを入力したと判断すると(ステップS9でYES)、すなわちRFタグ300が交信可能領域AR内の予め定められた位置に移動したとき、最大値決定部246は、領域MTの各RFタグ300の積分値のうち、最大の積分値を決定する(ステップS11)。これにより、以降の交信処理のための対象RFタグ300が決定される。
続いて、交信処理部242は、機器100からコマンド信号がIDリードまたはデータリード/ライトのいずれであるかを判断する(ステップS13)。交信処理部242は、IDリードのコマンド信号を受信していると判断すると(ステップS13でYES)、最大値決定部246により決定された最大の積分値を、対応のIDと関連付けて機器100に送信する(ステップS23)。その後、処理は終了する。
一方、交信処理部242は、データリード/ライトのコマンド信号を受信していると判断すると(ステップS13でNO)、決定された対象RFタグ300と交信処理を実施する(ステップS15〜S21)。
具体的には、セレクト部247は、領域MTの各RFタグ300の積分値のうちから最大の積分値に対応したIDを読出し、当該ID宛のリードライトのコマンド信号をセットする。また、パワーアップ部248はリードライトのコマンド信号を送信する電力が、IDリードの送信電力よりも増加するように、パワーアンプ213を制御する(ステップS15)。例えば、送信電力が最大とされる。
その後、交信処理部242は、セットされたコマンド信号を、交信部を介して送信する。これにより、対象RFタグ300のみについてリードライト処理(シングルリードライト処理)が実施される(ステップS17)。
交信処理部242は、リードライト処理において対象RFタグ300からの応答に基づき、リードライト処理が成功したか否かを判断する(ステップS19)。成功していないと判断された場合(ステップS19でYES)、交信処理部242は、リードライト処理をリトライする。このとき、チャネル変更部249は、発振周波数(チャネル)を別のチャネルに変更するように周波数シンセサイザ216を制御する(ステップS21)。その後、処理は、ステップS15に戻り、変更後の新たなチャネルを用いて、上述したリードライト処理が繰返される。一方、交信処理部242は、リードライト処理は成功したと判断した場合(ステップS19でNO)、処理は終了する。
図8の処理のステップS15では、IDリード処理における重み付け積分処理によって決定された対象RFタグ300のIDを用いることで、「読みすぎ」を回避することができる。また、ステップS15では、送信電力を増加させることで対象RFタグ300からの受信信号の強度の低下を防止できて、「読みぬけ」を回避することができる。また、周波数のチャネルを切替えながらリードライト処理のリトライが実施されることで、リードライト処理の成功率を高めて「読みぬけ」を回避することができる。
[変形例]
実施の形態では、以下に述べる各種の変形例を用いることができる。
(積分処理の他の例)
上記の積分処理では、トリガTRが入力されるまでの時間において、RFタグ300から信号を受信するごとに積分処理が繰返されるとしたが、積分方法はこれに限定されない。以下のように、トリガTRが入力されたときに積分処理が開始されるとしてもよい。
図10は、実施の形態に係る積分値の格納形式の他の例を示す図である。トリガTRが入力されたときに積分処理が開始される場合には、トリガTRが入力されるまでの時間において、各RFタグ300から信号を受信するごとに、領域MTには当該RFタグ300の受信信号の強度が格納される(図9参照)。例えば、受信順番に従い強度が格納される。トリガTRが入力されたときには、積分処理部244は、図10の各RFタグ300の強度を、重み付け部245からの重みを付けながら積分する。例えば、受信順番に従い重み付けしながら積分する。この積分方法であっても、各RFタグ300の積分値のうちから、最大値のRFタグ300をリードライト処理の対象RFタグ300として決定することができる。
図10に示す格納形式による積分処理は、図9に示された領域MTの格納形式による積分処理に比べて、メモリの消費量は多いが、積分時間にわたる一連の受信信号の強度を領域MTにおいて保持することが可能である。したがって、図10の領域MTの受信強度を表示部280(またはディスプレイ102)に出力することで、各RFタグ300について、受信強度の時間変化を出力することが可能となる。また、出力された受信強度の値の変化から、異常値の有無を提示することが可能となる。
なお、領域MTにおいては、各RFタグ300について、図9の積分値と、図10の受信信号の時系列の強度との両方が格納されるとしてもよい。
(受信信号の補完)
図11は、実施の形態による受信信号の強度の補完を説明する図である。図11に示されるように、本来、RFタグ300からの受信信号の強度は、コンベアC上のRFタグ300の移動に連動してライン411に沿って変化し得る。しかし、交信可能領域ARにおいてノイズ,電波の干渉などが発生する場合には、受信信号の強度が大きく変化し、この変化は、図11の突発的な異常値として検出され得る。積分処理に当該異常値を用いるとすれば、積分値の精度は低下する。
実施の形態では、このような異常値に代えて、図11に示すような補完値を用いる。例えば、異常値の前後で受信した信号の強度から補完値を算出し、算出値(平均値など)を内挿により補完する。これにより、上記の積分処理の対象として、異常値が排除されて、代わりに補完値を用いることが可能となり、積分値の精度の低下を回避することができる。
(重みの変更)
図12は、実施の形態による重み付け値の変更を説明する図である。上記の実施の形態では、各RFタグ300の積分時間にわたる一連の受信信号の強度の変化から重み付け値を変更してもよい。
具体的には、重み付け部245は、時系列に連なる受信信号の強度を微分し、微分値から強度の変化の大きさを算出する。図12を参照して、重み付け部245は、微分値が「+」である期間は、すなわち強度が増加する傾向にある期間は重みαを、例えば「0<α<0.9」とし、微分値が「+」→「−」に変化したとき重みを、たとえば「0<α<0.1」に変更する。これにより、交信可能領域ARから遠ざかる方向に移動するRFタグ300については、その積分値をより早く小さくすることが可能となり(図12の下段参照)、最大の積分値である対象RFタグ300の決定が容易となる。
(重み付け積分の他の例)
実施の形態の重みを付け積分では、RFタグ毎の受信信号ごとに、重み付けをして積分したが、重み付けは、受信信号の強度に代えて積分値に付されてもよい。
つまり、IDリード処理(ステップS3)が実施されて積分値が算出されるごとに(ステップS5)、その積分値について(積分値×α)と重み付けする。n回目に算出された積分値の重みα(n)は、それ以前の(n−1)回目に算出された積分値の重み(α(n−1))よりも大きな値となるように設定される。この場合であっても、積分値を、図7(B)のグラフ400に示されるように変化させることができる。
(重み付け積分の更なる他の例)
上記の積分値の重み付けは、当該積分値から予め定められた重みβを引くことにより実施されてもよい。重みβについては、重み付け部245が、n回目に(すなわちn回目のIDリード処理に伴い)算出された積分値から引くべき重みβ(n)を、それ以前の(n−1)回目に算出される積分値にから引くべき重み(β(n−1))よりも小さな値となるように設定する。この場合であっても、積分値を、図7(B)のグラフ400に示されるように変化させることができる。
(積分値の削除)
図13は、実施の形態による積分値の領域MTからの削除を説明する図である。実施の形態では、交信処理部242は、対象RFタグ300を、領域MTの積分値(図9参照)または一連の受信信号の強度(図10参照)から最大の積分値から決定する。したがって、決定後は、少なくとも対象RFタグ300のデータは領域MTから削除されてもよい(図2の下段参照)。これにより、領域MTを有効に利用できる。
(固定のRFタグ300の排除)
実施の形態では、交信可能領域AR内に固定された(移動しない)RFタグ300が位置するケースもあり得る。実施の形態では、固定されたRFタグ300は、交信処理の対象外とする処理を実施する。
交信処理部242は、領域MTに格納された各RFタグ300の時系列に連なる受信信号のある期間における強度の変化を微分する、すなわち、変化の傾き(大きさ)を検出する。交信処理部242は、その微分値(傾き)が予め定めた値以下(例えば略ゼロ)であるRFタグ300のIDを判別し、判別されたRFタグ300についての積分処理を停止(中断)する。例えば、該当のデータを領域MTから削除するととともに、IDリード処理(ステップS3)の対象から当該IDを排除する。
これにより、交信可能領域AR内に固定されたRFタグ300を判別し、IDリード処理の対象から除外することができ、IDリード処理(より特定的には積分処理)の負荷を軽減し、また領域MTの無駄な消費を回避することができる。
(リーダライタ200が移動する例)
実施の形態では、コンベアC上のRFタグ300が移動し、リーダライタ200は固定としたが、この反対であってもよい。つまり、リーダライタ200が移動し、固定されたRFタグ300からの受信信号の強度について、重み付け積分による最大積分値から対象RFタグ300を決定することも可能である。
(重みの設定変更)
実施の形態では、重み付け部245が付ける重みは、可変であってよい。可変に設定するために、例えば、ユーザが操作して変更する。この場合に、現在設定されている重みが表示部280に表示されるとしてもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
13 サーキュレータ、14 アンテナ、30 ケーブル、40 近接スイッチ、100 機器、102 ディスプレイ、104 キーボード、106,292 メモリカード、112 メモリ、113 タイマ、114 ハードディスク、118 入力インターフェイス、120 表示コントローラ、124,290 通信インターフェイス、200 リーダライタ、210 送信部、211,226a,226b 変換器、212 変調器、213 パワーアンプ、216 周波数シンセサイザ、220 受信部、221 帯域制限フィルタ、222 ローノイズアンプ、223a,223b 乗算器、223c 位相器、224 直交復調器、225a,225b 増幅器、240,331 制御部、260 上位インターフェイス、270 記憶部、280 表示部、291 インターフェイス、300 RFタグ、310 アンテナ、320 インピーダンス調整回路、AR 交信可能領域。

Claims (8)

  1. RFタグと非接触で交信する交信部と、
    上位機器との間でデータを遣り取りする通信部と、
    前記交信部および前記通信部を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記交信部の近傍にある交信可能領域を通過するRFタグごとに、当該RFタグから前記交信部によって受信される各受信信号の強度を積分する積分処理を実施し、
    前記積分処理において、各RFタグについて、当該RFタグの受信信号の強度を積分するごとに、算出される当該RFタグの積分値が、当該RFタグが通過する以前に前記交信可能領域を通過するRFタグの積分値よりも大きくなるような重み付けをしながら積分し、
    所定信号を入力したとき、RFタグごとの前記積分値のうち最大であるRFタグの識別子を、前記通信部によって前記上位機器に送信する、交信装置。
  2. 前記制御部は、
    前記積分処理において、前記通過するRFタグから、前記交信部によって信号が受信されるたびに、当該受信信号の強度に前記重み付けをし、重み付けされた当該強度をRFタグごとに積分する、請求項1に記載の交信装置。
  3. 前記制御部は、
    前記積分処理において、各RFタグについて、当該RFタグの受信信号の強度を積分するごとに、算出される積分値が、当該RFタグが通過する以前に前記交信可能領域を通過するRFタグの積分値よりも大きくなるように当該算出される積分値に前記重み付けをする、請求項1に記載の交信装置。
  4. 前記所定信号は、前記交信可能領域の予め定められた位置において通過するRFタグが検出されたことを示す信号を含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の交信装置。
  5. 前記制御部は、RFタグの前記受信信号の強度が、それ以前の当該RFタグの受信信号の強度よりも小さい値に変化したとき、当該RFタグの積分処理に用いる前記重みを、それ以前の当該RFタグの積分処理に用いた重みよりも小さい重みに変更する、請求項1からのいずれか1項に記載の交信装置。
  6. 前記制御部は、RFタグの前記受信信号の強度が、それ以前の当該RFタグの受信信号の強度から変化しないときは、当該RFタグからの前記受信信号の強度を、前記積分処理の対象から除外する、請求項1からのいずれか1項に記載の交信装置。
  7. 交信装置および上位機器を含むシステムであって、
    前記交信装置は、
    RFタグと非接触で交信する交信部と、
    上位機器との間でデータを遣り取りする通信部と、
    前記交信部および前記通信部を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記交信部の近傍にある交信可能領域を通過するRFタグごとに、当該RFタグから前記交信部によって受信される各受信信号の強度を積分する積分処理を実施し、
    前記積分処理において、各RFタグについて、当該RFタグの各受信信号の強度を積分するごとに、算出される当該RFタグの積分値が、当該RFタグが通過する以前に前記交信可能領域を通過するRFタグの積分値よりも大きくなるような重み付けをしながら積分し、
    所定信号を入力したとき、RFタグごとの前記積分値のうち最大であるRFタグの識別子を、前記通信部によって前記上位機器に送信する、システム。
  8. 交信装置に、交信方法を実行させるためのプログラムであって、
    前記交信装置は、
    RFタグと非接触で交信する交信部と、
    プロセッサと、を備え、
    前記プログラムは、前記プロセッサに、
    前記交信部の近傍にある交信可能領域を通過するRFタグごとに、当該RFタグから前記交信部によって受信される各受信信号の強度を積分する積分処理を実施するステップを実行させ、
    前記積分処理を実施するステップにおいて、各RFタグについて、当該RFタグの受信信号の強度を積分するごとに、算出される当該RFタグの積分値が、当該RFタグが通過する以前に前記交信可能領域を通過するRFタグの積分値よりも大きくなるような重み付けをしながら積分し、
    前記プログラムは、前記プロセッサに、さらに、
    所定信号を入力したとき、RFタグごとの前記積分値のうち最大であるRFタグの識別子を、上位機器に送信するステップを実行させる、プログラム。
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